Globaalit nielut

Kasvihuonekaasut

Kasvihuonekaasuilla on ilmakehässä kyky imeä maapallon lämpösäteilyä tietyillä aallonpituuksilla. Osa tämän säteilyn energiasta palaa takaisin lämmittämään maan pintaa [1]. Lämpötila maapallon pinnalla on elämälle suotuisa juuri kasvihuonekaasujen ansiosta. Sen sijaan lämpötila olisi selvästi kylmempi, mikäli kasvihuonekaasuja ei olisi tai niitä olisi merkittävästi vähemmän. Mikäli kaasuja on liikaa, ilmakehä kärsii puolestaan lämpötilan noususta.

Ilmakehässä luonnostaan esiintyvät tärkeimmät kasvihuonekaasut ovat vesihöyry (H₂O), hiilidioksidi (CO₂), metaani (CH₄), dityppioksidi (N₂O) ja otsoni (O₃). Ihmiskunta lisää kaiken aikaa ilmakehän kasvihuonekaasujen määrää.

Hiilidioksidi, hiilen kiertokulku ja nielut

Hiilidioksidi (CO₂) on voimakkain ihmisperäisistä kasvihuonekaasuista ja vesihöyryn jälkeen merkittävin ilmakehän kasvihuonekaasu. Hiili on luonnossa jatkuvassa kierrossa eri varastojen välillä. Kun ilmaan tuotetaan uutta hiilidioksidia, hiilen luonnollinen kiertokulku jakaa tämän lisän ilmakehän, valtamerten ja kasvipeitteen (ja maaperän) kesken.

Ilmakehässä oli vuosituhannen vaihteessa hiiltä arviolta 780 gigatonnia (= 780 000 miljoonaa tonnia), merissä noin 40 000 gigatonnia ja maa-ainekseen ja kasvillisuuteen sitoutuneena 2 000 gigatonnia [1]. Suurin osa maapallon hiilestä, 66 miljoonaa gigatonnia, on kuitenkin sitoutuneena sedimentteihin ja sedimenttikiviin [2].

Kasvit sitovat yhteyttäessään ilmakehästä hiilidioksidia, joka vapautuu jälleen ilmakehään niiden soluhengityksessä, kasvien maatuessa sekä niitä syöneiden eläinten uloshengityksessä. Merten ylimpiin kerroksiin liukenee vuosittain suuria määriä hiilidioksidia, mutta lähes yhtä paljon vapautuu takaisin ilmakehään. Suuri osa maapallon hiilidioksidista on varastossa valtamerten syväkerroksissa. Levien muodostama ”biologinen hiilipumppu” sitoo hiilidioksidia meren pintakerroksista ja vapauttaa sitä syvemmällä meressä, josta se ei pääse suoraan ilmaan. 

Yksittäinen hiilidioksidimolekyyli viipyy ilmakehässä noin viisi vuotta. Hiilidioksidipäästöjen vaikutusaika on kuitenkin tätä pidempi – useita satoja, jopa tuhansia vuosia – koska ylimääräinen hiili ilmakehästä poistuu luonnon omien poistoprosessien mukaisesti vain vähitellen. Hiilen kierto kasvipeitteen, merten pintakerroksen ja ilmakehän välillä on nopeaa[1]. 

IPCC:n [3] mukaan arviolta 45 % ihmisen 1700-luvulta lähtien tuottamasta hiilidioksidista on jäänyt ilmakehään, 30 % on päätynyt valtameriin ja loput 25 % kasveihin ja maaperään. 

Muiden kaasujen rooli

Eri kasvihuonekaasuilla on niille ominaiset päästölähteensä. Kaikki kasvihuonekaasut lämmittävät ilmastoa aikaansaamalla ilmakehässä positiivisen säteilypakotteen.

Metaani (CH₄), joka on toiseksi tärkein ihmiskunnan päästämistä kasvihuonekaasuista, hajoaa ilmakehässä kemiallisissa reaktioissa vedeksi ja hiilidioksidiksi. Metaanipäästöjen vaikutusaika ilmakehässä on kuitenkin verraten lyhyt, noin 12 vuotta [1].

Muilla kasvihuonekaasuilla pysymisajat ovat huomattavan pitkiä, sillä niillä ei ole luonnollista kiertokulkua vesihöyryä lukuun ottamatta (hydrologinen kierto). Ihmistoiminnan aiheuttamat vesihöyrypäästöt eivät kuitenkaan käytännössä vaikuta ilmakehän vesihöyryn määrään.  

Nielujen tulevaisuus

Ilmaston lämmetessä on vaara, että koko maapallon mitassa valtamerten ja kasvipeitteen kyky sitoa ja varastoida hiiltä heikkenee [1]. Tämä johtaisi siihen, että hiilidioksidin määrä ilmakehässä päästöjen jatkuessa kasvaisi ennakoitua nopeammin.

Viimeaikaiset tutkimukset antavat viitteitä merten ja kasvipeitteen muodostamien nielujen heikkenemisestä [4], mutta arvioihin liittyy vielä paljon epävarmuutta.